無線・無電極ランガサイト共振プローブの開発と局所弾性定数の絶対値測定

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本研究の目的は,圧電体のランガサイト振動子の共振周波数を利用して,その振動子に接触する物質の弾性定数を測定し,局所弾性定数を計測する手法を確立することであり,これにより,疲労損傷やクリープ損傷にともなう局所弾性定数の変化を検出することで,構造物の非破壊検査を行うことである.本年度においては,多結晶純銅の表面における弾性定数の定量マッピングを行った.結果,結晶粒界において弾性定数が大きく低下する場合と増加する場合が見られた.双晶を有する粒や小さい結晶粒においてはこのような粒界における弾性異常が多くみられた.また,弾性定数と同時に,局所領域の内部摩擦を定量的に評価することにも成功した.この結果,弾性異常を示す結晶粒においては,内部摩擦が極めて大きくなることが多いという結果を得た.これまで,局所領域における弾性定数や内部摩擦の定量測定が困難であったために,このような結果は報告されておらず,極めて意義深い.Hertzの接触理論モデルにより,局所領域の内部摩擦を定量化するモデルを構築し,原因を調べた結果,内部摩擦の増加は転位密度の増加に起因することが示唆された.つまり,大変形を受けた結晶粒内において転位運動が活発に起こり,内部摩擦が増加したと予測できる.このように,本研究において開発した手法により,物質の局所領域の弾性的性質が定量的に評価できることが可能となり,今後,この技術を応用した非破壊検査法の発展が期待できる.